Эволюция гистонов, направленная более плотную упаковку ДНК
Эволюция многих гистонов была направлена на более плотную упаковку ДНК.
Когда больше нет необходимости получать доступ к ДНК для репликации и транскрипции, хроматин обычно становится еще более конденсированным, и это нередко связано с замещением канонических гистонов. Это очевидно для спермиев, и в некоторых линиях у паралогов гистонов выработалась специализированная роль упаковщиков. Например, сперии морского ежа содержат варианты H1 и H2B с повторяющимися " хвостовыми " мотивами, связывающимися с малой бороздкой ДНК ( Malik and Henikoff, 2003 ), что предположительно является адаптацией к тому, чтобы более плотно упаковать хромосомы для включения в головки спермиев. Аналогичная адаптация обнаруживается у специфичных для пыльцы вариантов Н2A у цветковых растений. У позвоночных специфичные для спермиев специализированные варианты гистонов обнаруживаются в семенниках млекопитающих, в том числе паралог Н2В ( SubH2Bv ), локализующийся в акросоме , и специфичный для семенников вариант НЗ ( Witt et al., 1996 ).
Замещение гистонов во время созревания спермиев протаминами и другими белками обеспечивает потенциальные средства для стирания эпигенетической информации в мужской зародышевой линии. Однако данные о трансгенерационной наследственности ( Rakyan and Whitelaw, 2003 ), особенно у животных, у которых нет метилирования ДНК, указывают на то, что некоторая выборка нуклеосомных гистонов, возможно, сохраняется при этом переходе и передает эпигенетическую информацию. Как уже указывалось, это именно то, что происходит с CENР-A в центромерах ( Palmer et al., 1990 ), и возможно, что небольшая фракция других вариантов, таких как НЗ.З , остается в спермиях для эпигенетического наследования информации об экспрессии генов. Хотя наше понимание о процессе замещения гистонов в ходе развития спермиев является рудиментарным, мы надеемся, что многое удастся узнать, когда мы поймем, каким образом CENP-A переживает этот переход.
Увеличенная компактизация происходит также в соматических клетках, прекративших деления и претерпевающих дифференцировку. В некоторых случаях компактизация включает количественные и качественные изменения в линкерных гистонах. Стоихиометрия гистона H1 относительно нуклеосом определяет средний интервал в нуклеосомных порядках in vivo ( Fan et al., 2003 ). Кроме того, присутствие H1 в хроматине способствует формированию структуры более высокого порядка, которая обычно подавляет транскрипцию ( Wolffe, 1992 ). Линкерные гистоны in vivo гораздо более мобильны, чем коровые гистоны. Время пребывания [residence times] для Н2A и Н2В - часы, а для НЗ и Н4 оно даже не может быть измерено, тогда как время пребывания для H1 - несколько минут ( Phair et al., 2004 ). В результате крайне мало вероятно, что включение вариантных линкерных гистонов дифференцирует хроматин наследуемым образом. Скорее, роль вариантов H1, как полагают, сводится к тому, чтобы изменять свойства основной массы хроматина, которые могут влиять на компактизацию ( Wolffe, 1992 ).
Варианты H1 разделяют с коровыми гистонами разграничение между RC - и RI -формами ( Marzluff et al., 2002 ). RC-вариантные формы H1, по-видимому, взаимозаменяемы друг с другом - предположение, основывающееся на том факте, что нокаутные мыши, лишенные одного или двух из пяти RC-вариантов H1, фенотипически нормальны ( Fan et al., 2003 ). У птиц вариант линкерного гистона Н5 откладывается во время созревания эритроцитов, что сопровождает крайнюю степень компактизации ядра. Еще один вариант, который откладывается до высоких уровней в неделящихся клетках, - это Н1* , сильно дивергировавший от канонических форм. Сверхэкспрессия Н1* делает хроматин менее доступным для нуклеаз, чем аналогичная сверхэкспрессия канонической формы. Обычное накопление Н1* в неделящихся клетках могло бы быть общим механизмом компактизации хроматина, по мере того как клетки переходят в состояние покоя.
Смотрите также:
